KR20150006184A - Image sensor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 광도전체의 누설전류 특성을 개선한 이미지센서와 그 제조방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an image sensor, and more particularly, to an image sensor having improved leakage current characteristics of a photoconductor and a method of manufacturing the same.
기존에는, 의료나 공업용 X선 촬영에서 필름과 스크린을 이용한 방식이 사용되었다. 이와 같은 경우에는, 촬영된 필름의 현상 및 보관상의 문제 등에 기인하여 비용 및 시간 측면에서 비효율적이었다.Previously, film and screen were used in medical and industrial X-ray photography. In such a case, it was inefficient in terms of cost and time owing to the problem of development and storage of the photographed film.
이를 개선하기 위해, 디지털 방식의 이미지센서가 현재 널리 사용되고 있다. 이미지센서는 간접변환 방식과 직접변환 방식으로 구분될 수 있다. 간접변환 방식은 형광체(scintillator)를 사용하여 X선을 가시광선으로 변환한 후 가시광선을 전기적신호로 변환하게 된다. 반면, 직접변환 방식은 광도전층을 사용하여 X선을 직접 전기적신호로 변환하게 된다. 이러한 직접변환 방식은, 별도의 형광체를 형성할 필요가 없고, 광의 퍼짐 현상 등이 발생하지 않아 고해상도 시스템에 적합한 특징을 갖는다.In order to improve this, a digital image sensor is widely used today. The image sensor can be classified into an indirect conversion method and a direct conversion method. The indirect conversion method uses a scintillator to convert X-rays into visible light, and then converts visible light into electrical signals. On the other hand, the direct conversion method converts X-rays directly into electrical signals using a photoconductive layer. Such a direct conversion method does not require the formation of a separate phosphor and does not cause spreading of light, and is suitable for a high-resolution system.
직접변환 방식에 사용되는 광도전체로서 여러 물질이 사용되는데, 최근에 CdTe, CdZnTe, PbO, PbI2, HgI2, GaAs, Se, TlBr, BiI3 등의 높은 원자량을 갖는 반도체 물질을 사용하여 광도전체를 형성하는 것이 제안되었다. 이에 따라 이들 광도전체의 누설전류 특성을 개선할 수 있는 방안이 요구되었다.
Recently, a semiconductor material having a high atomic weight such as CdTe, CdZnTe, PbO, PbI 2 , HgI 2 , GaAs, Se, TlBr, BiI 3, or the like has been used as a photoconductor, . ≪ / RTI > Accordingly, there has been a demand for a method capable of improving the leakage current characteristics of these photoconductors.
본 발명은 Cd(Zn)Te 등을 사용한 광도전체의 누설전류를 개선할 수 있는 방안을 제공하는 데 과제가 있다.
The present invention has a problem to provide a method for improving the leakage current of a photoconductor using Cd (Zn) Te or the like.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에, CdTe나 CdZnTe로 이루어진 광도전층과, 상기 광도전층을 이루는 물질에 도핑물질이 포함된 도핑층을 포함하는 광도전체와; 상기 광도전체 상에 형성된 상부전극을 포함하는 이미지센서를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light-emitting device including a substrate, a light guide including a photoconductive layer made of CdTe or CdZnTe and a doping layer containing a doping material in the material forming the photoconductive layer; And an upper electrode formed on the photoconductor.
여기서, 상기 광도전층과 도핑층 중 하나는 상기 광도전체의 최하부층이며, 상기 광도전층과 도핑층 중 하나 상에 다른 하나가 형성될 수 있다.Here, one of the photoconductive layer and the doping layer is the lowermost layer of the photoconductor, and the other photoconductive layer and the doping layer may be formed on the other of the photoconductive layer and the doping layer.
상기 도핑물질은 CdCl2, ZnCl2, Mn 중 적어도 하나일 수 있다.The doping material may be at least one of CdCl 2 , ZnCl 2 , and Mn.
상기 광도전층과 상기 도핑층의 두께비는 1~2:1일 수 있다.The thickness ratio of the photoconductive layer and the doping layer may be 1 to 2: 1.
상기 기판은 CMOS 기판, 유리기판, 그라파이트 기판 또는 산화알루미늄 베이스에 ITO를 적층한 기판일 수 있다.The substrate may be a CMOS substrate, a glass substrate, a graphite substrate, or a substrate in which ITO is laminated on an aluminum oxide base.
다른 측면에서, 본 발명은 기판 상에, CdTe나 CdZnTe로 이루어진 광도전층과, 상기 광도전층을 이루는 물질에 도핑물질이 포함된 도핑층을 포함하는 광도전체를 형성하는 단계와; 상기 광도전체 상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a photoconductor, comprising: forming a photoconductor on a substrate, the photoconductor including a photoconductive layer made of CdTe or CdZnTe and a doping layer containing a doping material in the material forming the photoconductive layer; And forming an upper electrode on the photoconductor.
여기서, 상기 광도전체를 형성하는 단계는, 상기 기판 상에 상기 CdTe나 CdZnTe를 증착하여 상기 광도전층을 형성하는 단계와; 상기 광도전층을 이루는 물질과 상기 도핑물질을 동시에 증착하여 상기 도핑층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 광도전층과 도핑층 중 하나 상에 다른 하나가 형성될 수 있다.The step of forming the photoconductor may include forming the photoconductive layer by depositing CdTe or CdZnTe on the substrate, And forming the doping layer by simultaneously depositing a material forming the photoconductive layer and the doping material, and the other one of the photoconductive layer and the doping layer may be formed.
상기 도핑물질은 CdCl2, ZnCl2, Mn 중 적어도 하나일 수 있다.The doping material may be at least one of CdCl 2 , ZnCl 2 , and Mn.
상기 광도전층과 상기 도핑층의 두께비는 1~2:1일 수 있다.The thickness ratio of the photoconductive layer and the doping layer may be 1 to 2: 1.
상기 기판은 CMOS 기판, 유리기판, 그라파이트 기판 또는 산화알루미늄 베이스에 ITO를 적층한 기판 일 수 있다.The substrate may be a CMOS substrate, a glass substrate, a graphite substrate, or a substrate in which ITO is laminated on an aluminum oxide base.
또 다른 측면에서, 본 발명은 기판 상에, CdTe나 CdZnTe로 이루어진 광도전층과, 상기 광도전층을 이루는 물질에 도핑물질이 포함된 도핑층을 포함하는 광도전체와; 상기 광도전체 상에 형성된 상부전극을 포함하는 이미지센서와; 상기 이미지센서와 대향하는 X선 발생기를 포함하는 X선 영상장치를 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a light-emitting device comprising a substrate, a photoconductor including a photoconductive layer made of CdTe or CdZnTe and a doping layer containing a doping material in the material forming the photoconductive layer; An image sensor including an upper electrode formed on the photoconductor; And an X-ray generator facing the image sensor.
본 발명에 따르면, 광도전체는 광도전층과 이에 대한 도핑층을 포함하는 다층 구조로 형성하게 된다. 이에 따라, 종래에 비해, 누설전류 특성을 개선할 수 있게 된다.
According to the present invention, the photoconductor is formed in a multi-layer structure including a photoconductive layer and a doping layer therefor. As a result, the leakage current characteristic can be improved as compared with the prior art.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광도전체를 형성하는 방법을 개략적으로 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing an image sensor according to an embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view schematically illustrating a method of forming a photoconductor according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an image sensor according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 이미지센서(200)를 사용한 X선 영상장치로서는, 다양한 형태나 용도의 X선 영상장치가 사용될 수 있다. 예를 들면, 맘모그래피(mammography) 장치나, CT 장치 등 다양한 X선 영상장치가 사용될 수 있다. As the X-ray imaging apparatus using the image sensor 200 according to the embodiment of the present invention, X-ray imaging apparatuses of various forms and uses can be used. For example, various X-ray imaging apparatuses such as a mammography apparatus and a CT apparatus can be used.
이미지센서(200)는 피검체를 통과한 X선을 검출하여 이를 전기적 신호로 변환하는 구성에 해당된다. 이미지센서(200)는 평면적으로 사각 형상을 갖게 되는데, 이에 한정되지는 않는다.The image sensor 200 corresponds to a configuration for detecting an X-ray passing through a subject and converting it into an electrical signal. The image sensor 200 has a rectangular shape in a plan view, but is not limited thereto.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서(200)는 직접변환 방식의 X선 검출소자로서, 입사된 X선을 전기적 신호로 직접 변환하게 된다. In particular, the image sensor 200 according to the embodiment of the present invention directly converts an incident X-ray into an electrical signal as an X-ray detecting element of a direct conversion system.
이미지센서(200)에는 매트릭스 형태로 다수의 화소영역이 행라인과 열라인을 따라 배치될 수 있다. The image sensor 200 may have a plurality of pixel regions arranged in a matrix form along a row line and a column line.
도 1을 참조하면, 각 화소영역에는 X선을 전기적신호로 변환하는 광전변환소자(PC)가 기판(210) 상에 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a photoelectric conversion device (PC) for converting an X-ray into an electrical signal may be formed on the
여기서, 이미지센서(200)에 사용되는 기판(210)으로서, 예를 들면, CMOS 기판, 유리기판, 그라파이트(graphite) 기판 또는 산화알루미늄(Al2O3) 베이스에 ITO를 적층한 기판이 사용될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의를 위해, CMOS 기판을 사용하는 경우를 예로 든다.Here, as the
구체적으로 도시하지는 않았지만, 기판(210)의 표면에는 보호막과 패드전극이 형성될 수 있다. 보호막은 무기절연물질로서, 예를 들면, 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)으로 형성될 수 있다. Although not specifically shown, a protective film and a pad electrode may be formed on the surface of the
그리고, 이와 같은 보호막에는, 각 화소영역 마다 패드홀이 형성될 수 있다. 이와 같은 패드홀에는 패드전극이 구성될 수 있는데, 패드전극은 광전변환소자(PC)를 구성하는 일전극으로서 예를 들면 제1전극에 해당된다.In such a protective film, a pad hole may be formed in each pixel region. A pad electrode may be formed in the pad hole. The pad electrode corresponds to, for example, the first electrode as one electrode constituting the photoelectric conversion element PC.
위와 같이 구성된 기판(210) 상에는, 입사된 X선을 전기적신호로 변환하는 광도전체(230)가 형성된다. On the
본 발명의 실시예에 따른 광도전체(230)는 다중층 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 광도전체(230)는 적어도 하나의 광도전층(231)과, 광도전층(231)을 구성하는 물질에 도핑물질이 포함된 도핑층(232)을 포함할 수 있다.The
여기서, 광도전층(231)은 CdTe, CdZnTe, PbO, PbI2, HgI2, GaAs, Se, TlBr, BiI3 등의 높은 원자량을 갖는 반도체 물질로 이루어 질 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의를 위해, 광도전층(231)이 CdTe나 CdZnTe 즉 Cd(Zn)Te로 이루어진 경우를 예로 든다. Here, the
이와 같은 광도전체(230)의 구조의 일예로서, 도 2에서는 기판(210) 상에 광도전층(231)이 형성되고, 광도전층(231) 상에 도핑층(232)이 형성된 2중층 구조를 도시하였다. 즉, X선의 입사 방향과 반대되는 방향으로, 광도전층(231)과 도핑층(232)이 형성된 구조를 도시하였다.2 shows a double layer structure in which a
한편 다른 예로서, 광도전층(231)과 도핑층(232)이 기판(210) 상부 방향으로 교대로 형성된 3중층 이상의 다층 구조로 광도전체(230)를 형성할 수 있다.As another example, the
여기서, 광도전체(230)의 최하부층으로서 광도전층(231)이 위치하는 것이 바람직한데, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 기판(210), 도핑층(232), 광도전층(231)의 순서로 배치되는 것도 가능하다.Here, it is preferable that the
도핑층(232)에 포함되는 도핑물질로서는, 예를 들면, CdCl2, ZnCl2, Mn 등을 포함하는 도핑물질 그룹 중 적어도 하나가 사용될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. As the doping material contained in the
광도전층(231)은 도핑층(232)의 두께 이상으로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 광도전층(231)과 도핑층(232)의 두께비는 대략 2~1:1의 관계를 갖도록 구성되는 것이 바람직한데, 이에 한정되지는 않는다.The
위와 같이 광도전체(230)에 도핑층(232)을 더욱 구성함에 따라, 광도전체(230)의 누설전류는 감소될 수 있게 된다. 이와 관련하여, 도핑층(232)은 광도전층(231)에 비해 작은 그레인(grain) 크기로 형성되는 동시에 도펀트가 캐리어의 역할을 하게 되어 결과적으로 누설전류가 감소할 수 있게 된다. By further configuring the
더욱이, 광도전체(230)를 도핑층으로만 형성하는 경우에 비해서도, 우수한 누설전류 특성을 갖게 된다.Moreover, the leakage current characteristic is excellent as compared with the case where the
한편, 광도전체(230)의 최하부층을 도핑층(232)으로 형성하고 그 상부에 광도전층(231)을 형성하는 경우에 비해, 최하부층을 광도전층(231)으로 형성하고 그 상부에 도핑층(232)을 형성하는 경우가 누설전류 특성이 보다 더 우수하다.
Compared with the case where the lowermost layer of the
이하, 전술한 광도전체(230)를 형성하는 방법의 일예를 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광도전체를 형성하는 방법을 개략적으로 도시한 단면도이다.Hereinafter, an example of a method of forming the above-described
도 2에 도시한 바와 같이, 챔버(300) 내의 일측에 기판(210)이 위치하고, 기판(210)의 반대측에는 제1 및 2소스(311, 312)가 위치하도록 구성될 수 있다. As shown in FIG. 2, the
여기서, 제1소스(311)는 예를 들면 Cd(Zn)Te의 소스이며, 제2소스(312)는 예를 들면 Cl이나 Mn 등을 포함하는 도핑물질의 소스에 해당된다.Here, the
먼저, 챔버(300) 내에 기판(210)과 제1소스(311)가 놓여진 상태에서, 챔버(300)를 진공 상태로 만든다. 그 후, 램프 히터 등을 사용하여 제1소스(311)를 가열하게 되고, 이에 따라 제1소스(311) 물질이 기화되어 제1기판(210)에 증착된다. 이로 인해, 제1기판(210)에는 제1소스(311) 물질로 이루어진 광도전층(231)이 형성될 수 있게 된다.First, in a state in which the
한편, 광도전층(231)을 형성하는 동안에는, 제2소스(312)는 챔버(300) 외부에 위치하거나 쉴드부재 등을 통해 가려지도록 구성되어, 제2소스(312) 물질이 기판(210) 상에 증착되는 것을 방지할 수 있다.The
다음으로, 광도전층(231)을 원하는 두께로 형성한 후에는, 제1소스(311) 물질과 함께 제2소스(312) 물질을 동시에 증착하게 된다. 이를 위해, 제2소스(312)를 챔버(300) 내에 위치시키거나 쉴드부재 등을 제거하게 된다.Next, after the
이와 같이, 제1소스(311) 물질 및 제2소스(312) 물질을 동시 증착함으로써, Cd(Zn)Te에 도핑물질이 포함된 도핑층(232)이 형성될 수 있게 된다.Thus, the
전술한 바와 같은 방법을 통해, 광도전층(231)과 도핑층(232)으로 구성된 광도전체(230)를 기판(210) 상에 형성할 수 있다.
The
전술한 바와 같이 형성된 광도전체(230) 상에는 광전변환소자(PC)의 제2전극으로서 기능하는 상부전극(240)이 형성될 수 있다. 상부전극(240)에는 바이어스전압이 인가될 수 있다.
An
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 광도전체는 광도전층과 이에 대한 도핑층을 포함하는 다층 구조로 형성하게 된다. 이에 따라, 종래에 비해, 누설전류 특성을 개선할 수 있게 된다.
As described above, according to the embodiment of the present invention, the photoconductor is formed into a multi-layer structure including a photoconductive layer and a doping layer therefor. As a result, the leakage current characteristic can be improved as compared with the prior art.
한편, 전술한 바에서는 광도전체를 사용한 이미지센서에 대해 주로 설명하였으나, 해당 광도전체 구조는 태양전지 등과 같은 여타의 광전변화장치에 적용될 수 있다.
Meanwhile, although the above-described bar mainly describes the image sensor using photoconductors, the photoconductor structure may be applied to other photovoltaic devices such as solar cells.
전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
The embodiment of the present invention described above is an example of the present invention, and variations are possible within the spirit of the present invention. Accordingly, the invention includes modifications of the invention within the scope of the appended claims and equivalents thereof.
200: 이미지센서 210: 기판
230: 광도전체 231: 광도전층
232: 도핑층 240: 상부전극200: image sensor 210: substrate
230: Photoconductor 231: Photoconductor layer
232: doping layer 240: upper electrode
Claims (10)
상기 광도전체 상에 형성된 상부전극
을 포함하는 이미지센서.
A photoconductor including a photoconductive layer made of CdTe or CdZnTe and a doping layer containing a doping material in the material constituting the photoconductive layer;
The upper electrode
.
상기 광도전층과 도핑층 중 하나는 상기 광도전체의 최하부층이며, 상기 광도전층과 도핑층 중 하나 상에 다른 하나가 형성된
이미지센서.
The method according to claim 1,
Wherein one of the photoconductive layer and the doped layer is the lowermost layer of the photoconductor and the other is formed on one of the photoconductive layer and the doped layer
Image sensor.
상기 도핑물질은 CdCl2, ZnCl2, Mn 중 적어도 하나인
이미지센서.
The method according to claim 1,
The doping material is at least one of CdCl 2, ZnCl 2, Mn
Image sensor.
상기 광도전층과 상기 도핑층의 두께비는 1~2:1인
이미지센서.
The method according to claim 1,
The thickness ratio of the photoconductive layer and the doping layer is 1 to 2: 1
Image sensor.
상기 기판은 CMOS 기판, 유리기판, 그라파이트 기판 또는 산화알루미늄 베이스에 ITO를 적층한 기판인
이미지센서.
The method according to claim 1,
The substrate may be a CMOS substrate, a glass substrate, a graphite substrate, or a substrate formed by laminating ITO on an aluminum oxide base
Image sensor.
상기 광도전체 상에 상부전극을 형성하는 단계
를 포함하는 이미지센서 제조방법.
Forming a photoconductor on the substrate, the photoconductive layer including a photoconductive layer made of CdTe or CdZnTe and a doping layer containing a doping material in the material forming the photoconductive layer;
Forming an upper electrode on the photoconductor;
≪ / RTI >
상기 광도전체를 형성하는 단계는,
상기 기판 상에 상기 CdTe나 CdZnTe를 증착하여 상기 광도전층을 형성하는 단계와;
상기 광도전층을 이루는 물질과 상기 도핑물질을 동시에 증착하여 상기 도핑층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 광도전층과 도핑층 중 하나 상에 다른 하나가 형성되는
이미지센서 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein forming the photoconductor comprises:
Depositing CdTe or CdZnTe on the substrate to form the photoconductive layer;
And forming the doping layer by simultaneously depositing the photoconductive layer and the doping material,
And the other is formed on one of the photoconductive layer and the doped layer
Method of manufacturing an image sensor.
상기 도핑물질은 CdCl2, ZnCl2, Mn 중 적어도 하나인
이미지센서 제조방법.
The method according to claim 6,
The doping material is at least one of CdCl 2, ZnCl 2, Mn
Method of manufacturing an image sensor.
상기 광도전층과 상기 도핑층의 두께비는 1~2:1인
이미지센서 제조방법.
The method according to claim 6,
The thickness ratio of the photoconductive layer and the doping layer is 1 to 2: 1
Method of manufacturing an image sensor.
상기 기판은 CMOS 기판, 유리기판, 그라파이트 기판 또는 산화알루미늄에 ITO를 적층한 기판인
이미지센서 제조방법.The method according to claim 6,
The substrate may be a CMOS substrate, a glass substrate, a graphite substrate, or a substrate formed by laminating ITO on aluminum oxide
Method of manufacturing an image sensor.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130079622A KR20150006184A (en) | 2013-07-08 | 2013-07-08 | Image sensor and method of manufacturing the same |
| PCT/KR2014/006127 WO2015005658A1 (en) | 2013-07-08 | 2014-07-08 | Image sensor and method for manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130079622A KR20150006184A (en) | 2013-07-08 | 2013-07-08 | Image sensor and method of manufacturing the same |
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|---|---|
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ID=52280263
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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2014
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